一种多机具挖掘机控制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种多机具挖掘机控制系统及其控制方法，属于挖掘机技术领域。


背景技术：

2.挖掘机作为抢险救援装备的重要组成部分，在抢险救援中发挥重要作用，但灾害现场地质损坏程度均严重影响灾后抢险救援进展，针对重度自然灾害，道路、桥梁损坏严重，陆地运输严重受阻，现有水路、和空中运输工具能力有限，工程装备不能快速投入使用，应急管理部提出了抢险救援装备要实现快速拆解拆装运输。现有的挖掘机系统包括多类作用机具以实现挖、抓、破碎、剪切等功能，其中包括挖斗、抓斗、抓手、破碎锤、液压剪、切割据、螺旋钻等可满足一机多能的救援需求，而不同的机具所需的压力以及流量不同，与挖掘机相应的工作油路通常不能直接匹配，调节方式繁琐且不易调准至标定状态进行工作，无法满足挖掘机多机具的快换工作，不利于实际作业中的使用。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多机具挖掘机控制系统及其控制方法，用于挖掘机不同机具之间压力和流量的调控，调节方式准确可控，操作方便，有利于在实际作业中的使用。
4.为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一方面，本发明提供一种多机具挖掘机控制系统，包括液压控制系统和电气控制系统；所述液压控制系统包括电控负载敏感泵、油箱、电控负载敏感阀、电比例溢流阀和快换组合，所述电控负载敏感阀的第一进油口与电控负载敏感泵相连、所述电控负载敏感阀的第一回油口和油箱相连；所述电控负载敏感阀的工作油口a和工作油口b分别和快换组合的母端连接；所述电比例溢流阀的进油口分别与电控负载敏感阀工作油口b、快换组合的母端相连，所述电比例溢流阀的回油口分别和油箱、快换组合的母端相连，所述快换组合公端和机具可拆卸连接；所述电气控制系统用于响应机具更换的操作，获取机具目标流量和机具目标压力，根据机具目标流量和机具目标压力完成电比例溢流阀的压力设定和电控负载敏感阀的开度调节；所述电气控制系统还用于根据电控负载敏感泵的发动机转速及电控负载敏感阀当前开度的阀流量请求计算电控负载敏感泵所需控制电流，以调控电控负载敏感泵的排量，从而满足对机具目标流量和机具目标压力的控制需求。
5.具体的，所述电气控制系统包括对电控负载敏感泵的发动机转速进行检测的转速传感器。
6.具体的，所述电气控制系统包括控制器，所述控制器上电性连设有机具类别识别模块、操纵台；所述操纵台用于不同类别机具的参数设置，所述机具类别识别模块用于识别机具类别，并根据识别结果将相应类别机具的参数发送至控制器；所述参数包括机具目标
压力和机具目标流量。
7.具体的，所述操纵台设有可视化交互窗口。
8.具体的，所述机具识别模块为rfid读写器，各机具分别配置有各自的rfid标签；所述rfid读写器能够通过扫描rfid标签获取机具目标压力和机具目标流量。
9.具体的，还包括首联阀体和尾联阀体，所述电控负载敏感阀包括设置在首联阀体和尾联阀体之间的机具控制电比例阀和选配电比例阀，所述机具控制电比例阀用于根据电气控制系统发送的电信号调节电控负载敏感阀的阀芯开度；所述选配电比例阀用于调控拓展功能油路。
10.另一方面，本发明提供一种多机具挖掘机控制系统的控制方法，所述方法包括如下步骤：接收机具更换后的信号并对机具进行识别，以获取机具目标压力和机具目标流量；根据机具目标流量，通过阀特性曲线标定电流大小和机具流量的对应关系，计算并输出电比例溢流阀的目标电流及电控负载敏感阀的目标电流，以完成电比例溢流阀的压力设定和电控负载敏感阀的开度调节；计算电控负载敏感阀当前开度的阀流量请求；根据所述阀流量请求及电控负载敏感泵的发动机实际转速计算电控负载敏感泵所需控制电流，以调控电控负载敏感泵的排量，从而满足对机具目标流量和机具目标压力的控制需求。
11.具体的，机具更换后，通过rfid读写器扫描机具的rfid标签获取机具目标压力和机具目标流量。
12.具体的，根据所述阀流量请求及电控负载敏感泵的发动机实际转速计算电控负载敏感泵所需控制电流的方法包括如下步骤：电气控制系统向电控负载敏感阀输出标定电流，并根据标定电流计算出电控负载敏感阀的需求流量；检测电控负载敏感泵的发动机转速；并根据获得的需求流量和发动机转速确定电控负载敏感泵的排量；电气控制系统根据求得的排量计算电控负载敏感泵所需的电流值，并向电控负载敏感泵的泵阀进行输出。
13.最后，本发明提供一种挖掘机，包括上述任一项多机具挖掘机控制系统。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过结合电控负载敏感泵、电控负载敏感阀、电比例溢流阀和相应的电气控制系统，先对不同类别的机具进行识别，获取机具目标流量和机具目标压力，再由电气控制系统根据机具目标流量和机具目标压力，完成电比例溢流阀的压力设定、电控负载敏感阀的开度调节以及电控负载敏感泵的排量调控，最终实现机具压力以及流量的控制，线性的调节方式可极大简化机具更换后的调节工作，有利于不同机具在对应设定的标定状态下稳定运行。
附图说明
15.图1是本发明实施例提供的一种挖掘机多机具压力控制系统框图；
图2是本发明实施例提供的一种液压控制系统原理图；图3是本发明实施例提供的一种电气控制系统原理图；附图标记：1、电控负载敏感泵；2、油箱；3、首联阀体；4、电控负载敏感阀；41、机具控制电比例阀；42、选配电比例阀；5、电比例溢流阀；6、快换组合；7、机具；8、尾联阀体。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
17.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
18.实施例一：本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，用于挖掘机不同机具7之间压力和流量的调控，调节方式准确可控，操作方便，有利于在实际作业中的使用，为实现上述目的，这里设置多机具挖掘机的控制系统包括液压控制系统和电气控制系统；具体的，设置液压控制系统包括电控负载敏感泵1、油箱2、电控负载敏感阀4、电比例溢流阀5、快换组合6和机具7（电控负载敏感泵1、电控负载敏感阀4以及电比例溢流阀5的阀门开度均受相应的电流大小控制），参见图1所示，此处的电比例溢流阀5用于标定机具7的压力，电控负载敏感阀4用于控制机具7的流量，电控负载敏感泵1内部泵阀用于控制其排量，快换组合6公端和机具7可拆卸连接，可简易实现拆装配合，为使系统之间相互配合工作，这里将电控负载敏感阀4的第一进油口与电控负载敏感泵1相连、电控负载敏感阀4的第一回油口和油箱2相连；电控负载敏感阀4的工作油口a（工作进油口）和工作油口b（工作回油口）分别和快换组合6的母端连接；电比例溢流阀5的进油口分别与电控负载敏感阀4工作油口b、快换组合6的母端相连，电比例溢流阀5的回油口分别和油箱2、快换组合6的母端相连，电控负载敏感阀4、电比例溢流阀5和电控负载敏感泵1均与电气控制系统电性连接；电气控制系统依据上述液压控制系统构成执行相应的控制命令，首先用于响应机具7更换的操作，获取机具7目标流量和机具7目标压力，根据机具7目标流量和机具7目标压力输出相应的电流值完成电比例溢流阀5的压力设定和电控负载敏感阀4的开度调节；其次，电气控制系统根据电控负载敏感泵1的发动机转速及电控负载敏感阀4当前开度的阀流量请求计算电控负载敏感泵1所需控制电流，并向电控负载敏感泵1输出调节相应阀门开度，实现对电控负载敏感泵1的排量的调节，最终使机具7达到目标流量和目标压力。
19.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，为根据电控负载敏感泵1发动机实际的转速对系统内流量进行调节，这里设置电气控制系统还包括对电控负载敏感泵1的发动机转速进行检测的转速传感器，转速传感器反馈发动机的实时转速，避免实际转速与预估转速的偏差导致电控负载敏感泵1的实际排量不符合需求，可有效保证系统内流量的精准控制。
20.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，为保障电气控制系统的基本功
能的构成，这里可设置电气控制系统包括控制器，控制器上电性连设有机具类别识别模块、操纵台；操纵台用于不同类别机具7的参数设置，机具类别识别模块用于识别机具7类别，并根据识别结果将相应类别机具7的参数发送至控制器；参数包括机具目标压力和机具目标流量。此处的目标压力和目标流量为在操纵台上人为预设的参数，电气控制系统读出机具7类别后，获取人为标定的运行参数，精准地实现对机具压力以及流量的调控。由于机具7的运行参数可通过人为设定，因此可适配多种不同类别的机具7，对于新机具7的新要求也可以通过人为标定，适用范围更广，在今后的工作中具有良好的使用前景。
21.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，为便于人为交互进行相应的参数调节，这里在操纵台上设有可视化交互窗口。
22.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，可以设置机具识别模块为rfid读写器（无线射频识别技术），各机具7分别配置有各自的rfid标签；rfid读写器能够通过扫描rfid标签获取机具目标压力和机具目标流量，通过采用此种无线射频识别技术可避免采用物理或化学信息等方式的交互，使用更为简便容易满足各种工况下的使用需求。
23.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统，还包括有首联阀体3和尾联阀体8，所述电控负载敏感泵1的出口和电控负载敏感阀4的首联阀体3的进油口相联，具体的，电控负载敏感阀4包括设置在首联阀体3和尾联阀体8之间的机具控制电比例阀41和选配电比例阀42，机具控制电比例阀41用于根据电气控制系统发送的电信号调节电控负载敏感阀4的阀芯开度，促使系统内部达到标定的流量值；选配电比例阀42用于调控拓展功能油路，为其它工作油路的功能拓展提供可能。此时电控负载敏感阀4可具体包含两个电比例减压阀和一个主换向阀（节流阀），其和工作装置的其它功能阀叠加在一起，共用首联阀体3和尾联阀体8，此处尾联阀体8的作用包含将首联阀体3的进油口压力减压为额定的压力提供给两个电比例减压阀的进口，减压阀不同的电流，把标定的压力减小为和电流对应的压力，并以此控制节流阀的开口。
24.如图3所示，本发明实施例提供的电器控制系统包含rfid读写器b1、发动机转速传感器b2、操纵台a1、控制器a2、机具控制电比例阀插头y1、选配电比例阀插头y2、电比例溢流阀插头y3，电控负载敏感泵电比例阀插头y4，输出、输入与控制器a2端口连接；a1操纵台a口接电源正级，b口接电源负级，输入输出can_l/can_h均与a2控制器端口连接；电磁阀插头y1、y2、y3、y4一端分别与控制器a2的端口连接，一端分别与液压控制系统中的电磁铁y1、y2、y3、y4插头连接。
25.实施例二：为实现多机具挖掘机系统内流量与压力的控制，本发明实施例还提供了一种多机具挖掘机控制系统的控制方法，该方法可以采用实施例一所述控制系统实现，所述方法包括如下步骤：接收机具7更换后的信号并对机具7进行识别，以获取机具目标压力和机具目标流量；根据机具目标流量，通过阀特性曲线标定电流大小和机具流量的对应关系，计算并输出电比例溢流阀5的目标电流及电控负载敏感阀4的目标电流，以完成电比例溢流阀5的压力设定和电控负载敏感阀4的开度调节；计算电控负载敏感阀4当前开度的阀流量请求；
根据阀流量请求及电控负载敏感泵1的发动机实际转速计算电控负载敏感泵1所需控制电流，以调控电控负载敏感泵1的排量，以使机具7达到机具7目标流量和机具7目标压力。
26.机具7更换后，获取对应机具7的类别以及相应的运行参数，将参数需求以相应电流值的方式反馈至各相应阀门，由于赋予的电流值与相应的压力参数、流量参数以及排量参数相关，因此系统内流量、机具7压力的调节方式均为线性调节，可有效适应不同机具7的类别完成工作。
27.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统的控制方法，在机具7更换后，通过rfid读写器扫描机具7的rfid标签获取机具7目标压力和机具7目标流量，这种识别方法区别于传统的物理插接等配合方式，可适用于不同复杂的工况条件，信息准确有益于实际工作中的使用。
28.本发明实施例提供的一种多机具挖掘机控制系统的控制方法，根据阀流量请求及电控负载敏感泵1的发动机实际转速计算电控负载敏感泵1所需控制电流的方法包括如下步骤：首先电气控制系统向电控负载敏感阀4输出标定电流，并根据标定电流计算出电控负载敏感阀4的需求流量；其次，检测电控负载敏感泵1的发动机转速；并根据获得的需求流量和发动机转速确定电控负载敏感泵1的排量；由于电控负载敏感泵1的排量与电流同样呈一定的线性关系，因此可通过电气控制系统求得的排量计算电控负载敏感泵1所需的电流值，并向电控负载敏感泵1的泵阀进行输出，并以此确定系统内流量大小。
29.实施例三：本发明实施例提供的一种挖掘机，包括如实施例一中的多机具挖掘机控制系统，此种挖掘机机具7更换方便，工作压力及流量调控稳定，有利于机具7在实际工作中的更换使用。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。